电站汽水流程与CO_2捕集系统的优化集成

针对燃煤机组燃烧后脱碳遇到的能耗高、成本大等问题,本文提出一种新型电站汽水流程与C02捕集系统集成方法。该方法通过蒸汽引射器利用高压蒸汽提高低压蒸汽品质,回收高压蒸汽余压;通过部分再沸器疏水打循环的方式回收蒸汽余热;通过脱碳单元低品位热量加热凝结水的方式回收脱碳单元部分余热。结果表明,相较无集成脱碳系统,新集成系统在成本仅增加约0.25%的条件下,机组净出功增加117.56 MW,能效惩罚降低5.32个百分点,最终机组发电成本下降16.72%,CO_2减排成本降低35.79%,实现了用较少投资获得较大收益的目标。     

新型燃煤发电-CO2捕获-供热一体化系统

本文在深入分析燃煤电站CO₂捕获和汽水系统热平衡的基础上,提出一种新型燃煤发电-CO₂捕获-供热一体化系统。该系统通过汽水流程、碳捕获流程及地暖供热流程的有效集成,实现了系统中、低温余热的高效利用,降低了碳捕获对电厂效率的影响。分析结果显示,本文提出的一体化系统,在CO₂回收率90%时,供电效率可达31.32%,供电效率降低8.96%,而传统化学吸收法碳捕获电站效率惩罚普遍在10～12个百分点或更高。同时,该系统可供热350 MW,全厂（火用）效率达34.49%,全厂热效率高达55.88%;该系统以较少的能耗代价实现高效供电、供热与CO₂减排,为燃煤发电机组碳减排提供了独特的学术思路与技术方案。     

Cl对钙基吸收剂捕集CO_2性能的影响

在分析纯CaCO_3中浸渍添加Cl,利用双固定床反应器和热重分析仪研究了Cl对CaCO_3循环捕集CO_2性能的影响。结果表明:Cl/Ca摩尔比大于0.25:100时,随Cl/Ca摩尔比继续增加,吸收剂循环碳酸化转化率迅速降低.当Cl/Ca摩尔比为4:100时,经5次循环后吸收剂基本失去循环捕集CO_2活性.吸收剂化学反应控制阶段的碳酸化速率和碳酸化转化率均随Cl/Ca摩尔比增加而降低,Cl对吸收剂扩散控制阶段碳酸化速率影响不大.添加Cl后,吸收剂烧结加剧,孔隙坍塌堵塞更加严重,比孔容和比表面积均减小,导致吸收剂循环碳酸化转化率降低。     

胺法捕集燃煤电厂烟气中CO_2的试验与模拟

介绍了CO_2循环吸收解吸实验台。采用新型混合有机胺CO_2吸收剂,在该实验台上进行了长期稳定运行试验,并应用AMSIM软件进行了系统模拟。结果表明,该实验台可以达到12 h以上长时间稳定运行,实现了模拟烟气和吸收剂的稳定循环。由于试验过程中不添加新的吸收剂和水,随着吸收剂循环时间的增加,CO_2脱除效率缓慢下降,但500 h后仍可达83%。试验运行结果和模拟结果达到了较好的吻合。     

化学吸收CO_2捕获的降耗研究

本文分析了以K_2CO_3为吸收剂的CO_2分离与压缩流程,并基于关键参数对整个脱碳系统能耗影响,提出了一种新型的脱碳流程方案。该改进方案针对影响系统能耗的主要参数,将富液分为两股分别在两个不同压力的再生塔中分离CO_2,同时运用能量集成的思想将余热进行了高效利用,实现了富液分流的低能耗解吸。本文借助了Aspen Plus软件对改进方案进行了系统能耗分析,优化了主要参数。综合了多方面的影响,在捕获率92%的前提下,改进方案得出了最优系统再生能耗37.84 kJ(折合功)/mol,相比改进前能耗47.16 kJ(折合功)/mol降低了19.77%,为火电厂低能耗CO_2捕获提供了新方法 。     

CO_2捕集过程中钙基吸收剂吸碳反应本征动力学

本文通过严格控制实验条件,消除内扩散和外扩散的影响,对两种CaO质量分数均为75%的合成钙基吸收剂进行了本征动力学实验。通过晶粒模型分析,找到了完全由表面反应控制的本征动力学阶段,分析其本征反应动力学特性,得到本征反应速率常数k_s和活化能E,并与早期的研究结果进行了对比分析。研究表明:两种合成吸收剂的活化能均小于石灰石吸碳反应的活化能;合成吸收剂的吸碳反应速率与石灰石分解CaO的吸碳反应速率具有相同的数量级。本研究同时得到了反应动力学控制阶段吸碳反应速率与驱动力CO_2分压之间的关系。     

燃煤发电CO2捕集系统协调预测控制

基于化学吸附的燃烧后CO2捕集技术是最具应用前景的燃煤电站脱碳方法。然而,捕集系统与电站之间存在强烈的相互干扰,增大了整体系统控制的难度。为此,本文提出一种燃煤发电CO2捕集整体系统协调预测控制策略。为燃煤电站机炉系统和捕集系统分别设计预测控制器,并将当前及未来估计的汽机抽汽流量和烟气流量作为前馈信号送入预测控制器,以此实现两套系统间的相互协调和深度结合。仿真结果验证了所提方法的优越性和有效性。     

燃煤电厂CO_2捕集与系统集成的能耗与水耗分析

CO_2捕集是目前降低电厂CO_2排放最直接有效的方法之一,但能耗过高成为限制其发展的最大障碍,同时水耗的增加也对现有电厂的集成带来了挑战,本文从CO_2捕集系统与电厂系统的集成角度出发,建立了集成系统的能耗与水耗模型,结合典型300 MW亚临界燃煤发电机组参数,分析了CO_2捕集对电厂的影响,考察了CO_2捕集系统的运行参数对集成系统能耗与水耗的变化关系。结果表明,集成CO_2捕集后电厂发电效率降低了近10个百分点,冷却循环水用量与总水耗增加了近25%,单位发电量冷却循环水量与水耗增加了70%以上,同时系统能耗与水耗随CO_2捕集参数的变化而呈现不同的变化趋势。     

CO_2化学吸收技术的模拟及环境影响评价

本文采用二乙醇胺(DEA)作为化学吸收剂,通过流程模拟工具Aspen plus对电厂烟道气的CO_2捕集过程进行模拟,分析各个关键参数对系统性能的影响。最后利用MATLAB软件构建了三种模型,对CO_2捕集技术的环境影响进行评价。结论表明:升高吸收溶液温度会减少DEA溶剂损失,降低再沸器热负荷,不过提高溶液温度会消耗额外的能量;当吸收溶液质量分数为0.25时,再沸器消耗的等效功最少;在轮船运输场景下,当泄漏因子取0.05时,其有效排放因子大于参考电厂的排放因子,CCS技术在减缓气候变暖中不会起到作用.     

CO_2和H_2O对合成气层流燃烧速度的影响

利用高速纹影摄像方法结合定容燃烧弹研究了CO_2和H_2O稀释对CO/H_2/air混合气层流燃烧速度的影响,获得了不同当量比、稀释气和CO/H_2比例下合成气的层流燃烧速度。结果表明,CO_2与H_2O对合成气层流燃烧速度的影响有显著差异。总体上来说,CO_2具有更强的稀释效果。从化学反应的角度出发,CO_2与H_2O对合成气的燃烧化学反应有着截然相反的效果,CO_2抑制燃烧化学反应,而H_2O起到促进燃烧化学反应的作用。     

大激活体积高功率CO_2激光器环状输出稳定腔的研究

本文从理论和实验上研究了具有环状耦合、工作在稳定腔边缘的凹-凸型高功率激光稳定腔.在一台大激活体积万瓦级模流CO_2激光器上进行实验,获得了具有良好方向性的均匀的环状分布近场花样的7kw激光输出.     

O_2/CO_2条件下焦炭氮向NO的转化特性

本文以大同烟煤在固定床上制得的焦炭为研究对象,利用卧式管式反应器对不同工况下焦炭氮向NO的转化特性进行了实验研究。主要开展了18%O_2/N_2和18%O_2/CO_2气氛,分别在973 K、1073 K、1173 K、1273 K和1373K下的焦炭燃烧试验。实验结果表明:在18%O_2/N_2和18%O_2/CO_2气氛下,从973 K到1373 K,焦炭氮向NO的转化率呈现先增大后减小的趋势,在1073 K出现峰值。和O_2/N_2下相比,O_2/CO_2下焦炭氮向NO的转化率均有所下降。     

原子间作用力对超临界CO_2-水界面张力影响的研究

咸水含水层是二氧化碳(CO_2)封存的主要地址储体,具有巨大的埋存潜力。当CO_2封存于咸水含水层时,CO_2的注入能耗及注入率在很大程度上取决于CO_2与地下含盐水之间的界面特性。本文应用分子动力学仿真的方法,分析了超临界CO_2和纯水界面系统中的分子间(内)作用力、分子的结构和virial等对界面张力(IFT)的影响。结果表明,分子间范德华力减小IFT,静电力、分子内的键拉伸和角力均增加IFT;水和水分子间的相互作用占主导地位,CO_2和CO_2以及水和CO_2间的作用影响较小;水和CO_2分子在界面处均成规则的有序排布,且CO_2分子平行于界面分布。     

回热器对跨临界CO_2压缩喷射系统的影响

为了研究回热器对跨临界CO2压缩喷射系统的影响,本文在自行搭建的跨临界CO2压缩喷射系统实验平台上,通过改变冷却水进口温度分别对带回热器的跨临界CO2压缩喷射系统(TCES-IHX)和不带回热器的跨临界CO2压缩喷射系统(TCES)进行了性能测试.分析和比较了这两种系统模式下制热系数(COPh)、制热量、喷射系数、升压...     

跨临界CO_2热泵系统关键参数的实验研究

系统运行时外部参数变化将引起系统各内部参数变化,本文通过改变外部参数冷却水流量研究内部关键参数变化趋势。实验结果表明：随着冷却水的流量增加,压比减少,气体冷却器出口温度和排气压力降低,制热量和制热系数增加。在此基础上,通过调节外部参数研究气体冷却器出口温度以及蒸发温度对系统性能的影响。结果表明：随着蒸发温度的升高,制热...     

CO_2气氛对燃料N析出特性的影响

在水平管式炉上进行徐州烟煤在Ar和CO_2气氛下的热解试验,研究CO_2气氛对燃料N析出特性的影响。结果发现,两种气氛下,NH_3的收率随温度的升高均先升高后减小,在800℃时达到一个最大值,Ar气氛下此最大值比CO_2气氛下大很多;两种气氛下,HCN的收率均随温度的升高而升高。两种气氛下随着温度的升高,HCN与NH_3的收率比均升高,但在CO_2气氛下收率比更大,说明CO_2的氧化作用和气化作用促进了燃料N向HCN的转化。     

CO_2跨临界循环高压侧压力控制的热力学分析

本文介绍了ＣＯ_２跨临界循环高压侧压力控制的基本原理;通过循环分析,阐述了不同压力运行条件对制冷量和制冷效率的影响。通过对所得结果的分析论证,提供并优化出一种简单、实用的压力控制调节方案,该方案对汽车空调、热泵系统更有实用意义。     

新型CO_2冷库制冷系统的理论和实验分析

一种新型的CO_2冷库制冷系统在文中被首次提出,该系统采用地源热泵技术,使CO_2制冷系统在亚临界范围内运行。首先对该系统进行了详细介绍,接着对影响理论COP的各参数分别进行了数值分析。结果表明:中间饱和温度和过热度两个参数对理论COP的数值几乎没有影响。最后通过实验对系统中的温度和压力进行了数据分析,结果表明:系统具有很好的运行稳定性。文中提出的新型CO_2制冷系统具有运行平稳、高效、安全等优点,在实际工程应用中具有良好的前景。     

结合碳捕集的SOFC-sCO2布雷顿循环集成系统性能分析

固体氧化物燃料电池是将化学能转化成电能的全固态能量转换装置,被认为是极具前景的绿色发电系统。本研究提出了结合碳捕集的固体氧化物燃料电池-超临界二氧化碳布雷顿循环集成系统,通过阳极尾气富氧燃烧实现低能耗碳捕集,并利用s CO₂再压缩布雷顿循环回收燃烧室余热提高系统效率。模拟结果显示,该集成系统在设计工况下的净发电效率为59.74%,二氧化碳捕集量为134.50 kg/h。此外,关键工作参数对系统性能的影响分析结果表明,合理的阳极尾气再循环比、燃料利用率和燃料流量是确保系统安全高效运行的必要前提。     

R32添加剂对提高CO_2水-水热泵系统效率的实验研究

本文对CO_2系统中添加R32添加剂含量在1%~5%进行了实验研究。实验结果表明:在R32添加剂含量为5%时,压缩比明显提高;添加R32添加剂后,压缩机功率降低;系统制热效率在部分工况下明显提高,当R32添加剂含量为4%,蒸发温度为0℃时,其最大制热效率达到4.43,与CO_2纯质相比,提高近4%;当R32添加剂含量为4%,系统制冷效率达到最大,在蒸发温度为0℃时,最大值为3.87,与CO_2纯质相比,提高近7%;气体冷却器出口水温都有所降低。